本發(fā)明屬于熱處理，具體涉及的是基于射頻感應(yīng)加熱的非晶納米晶軟磁合金連續(xù)熱處理裝置及工藝。

背景技術(shù)：

1、第三代半導(dǎo)體的研發(fā)與應(yīng)用加速了電力電子裝備向高頻化、小型化和高效化方向發(fā)展，5g通訊、新一代消費(fèi)電子、新能源汽車等新興領(lǐng)域?qū)anomet系納米晶軟磁材料提出了更高的工藝-軟磁性能要求。

2、nanomet系納米晶軟磁合金具有高 bs、低 hc和高μ等優(yōu)異的軟磁性能，一直以來備受關(guān)注，但該合金中fe含量較高，導(dǎo)致非晶形成能力弱、晶化敏感區(qū)窄，致使對(duì)熱處理升溫速率提出更苛刻的要求。為了進(jìn)一步改善納米晶析出過程，有效細(xì)化納米晶尺寸，降低局域各向異性進(jìn)而降低材料 hc。人們采用了各類快速熱處理技術(shù)，比如銅塊預(yù)熱法、激光表面加熱法及閃光熱輻射加熱法等方法，使得納米晶軟磁合金的性能得到了大幅度的提升，但這些方法在某種程度上存在加熱不均勻、熱處理區(qū)域窄、能耗過高、設(shè)備復(fù)雜等局限性，究其原因在于：上述快速加熱技術(shù)在熱量傳遞過程中主要遵循傅里葉熱傳導(dǎo)定律，但在實(shí)際情況中由于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不均勻?qū)е聼岵ㄌ匦缘膫鬟f過程出現(xiàn)樣品內(nèi)外溫度變化延遲和快速上升，進(jìn)而無法保證材料內(nèi)部溫度場的同步均勻性。在此基礎(chǔ)上，對(duì)流傳熱的過程中也會(huì)引起溫度梯度差，造成材料表面和內(nèi)部的溫度不均勻分布；表面激光加熱法可實(shí)現(xiàn)熱處理的有效面積較窄，受激光器的光斑直徑、掃描速度、以及功率的影響較大，同時(shí)需要選擇合適波段的激光器，造價(jià)昂貴，設(shè)備復(fù)雜、效率低，無法滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求；對(duì)于銅塊雙面預(yù)熱法，需提前對(duì)銅塊進(jìn)行連續(xù)加熱，耗能較高，同時(shí)需要高純度、導(dǎo)電性較好的銅塊才能減少熱量傳遞的損失，且造價(jià)成本較高，在熱處理過程中無法直接測量帶材的實(shí)際溫度，存在溫度滯后效應(yīng)；而閃光熱輻射法需要連續(xù)通入較大電流才可產(chǎn)生熱量，能耗極高，同時(shí)鹵化鎢燈長時(shí)間在高電流密度下工作將導(dǎo)致其壽命縮短，成本增加，無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，解決nanomet系納米晶軟磁合金條帶經(jīng)現(xiàn)有快速熱處理后存在加熱不均勻、熱處理區(qū)域窄、能耗過高、設(shè)備復(fù)雜的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于射頻感應(yīng)加熱的非晶納米晶軟磁合金連續(xù)熱處理裝置及工藝。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：基于射頻感應(yīng)加熱的非晶納米晶軟磁合金連續(xù)熱處理裝置，它包括自動(dòng)送帶機(jī)、上壓板、下壓板、線圈和卷取裝置，自動(dòng)送帶機(jī)將非晶納米晶軟磁合金條帶展開后通過卷取裝置卷繞成卷，其中：

3、所述上壓板和下壓板的材質(zhì)均為透明玻璃，上壓板和下壓板相對(duì)設(shè)置，并且上壓板設(shè)置于下壓板的正上方，設(shè)置上壓板和下壓板可以防止非晶納米晶軟磁合金條帶在高頻磁場作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)震動(dòng)，避免加熱不均勻，同時(shí)便于紅外測溫；下壓板上表面的中部沿長度方向設(shè)置滑槽，非晶納米晶軟磁合金條帶沿滑槽送進(jìn)；下壓板下表面前后兩側(cè)的心部分別與豎直向上設(shè)置的液壓驅(qū)動(dòng)桿固定連接，液壓驅(qū)動(dòng)桿同步運(yùn)動(dòng)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)下壓板沿豎直方向運(yùn)動(dòng)；

4、在所述下壓板的四角位置處分別設(shè)置導(dǎo)套，在上壓板與導(dǎo)套相對(duì)應(yīng)的位置處分別設(shè)置限位槽，限位槽內(nèi)設(shè)置彈簧，液壓導(dǎo)桿由下向上貫穿導(dǎo)套并延伸至對(duì)應(yīng)的限位槽中，液壓導(dǎo)桿的上端固定安裝托盤，液壓導(dǎo)桿沿導(dǎo)套伸出或者縮回，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)上壓板與非晶納米晶軟磁合金條帶的上表面接觸或者分離；

5、在上壓板上表面的中部以及下壓板下表面的中部分別等間距設(shè)置若干線圈，線圈的外形形狀設(shè)置為半圓形或者半扁矩形形狀，在上壓板同側(cè)的線圈中，第奇數(shù)根線圈通過第一空心導(dǎo)電管依次串聯(lián)，第一空心導(dǎo)電管的兩端分別與直流電源的正負(fù)極電連接，第偶數(shù)根線圈通過第二空心導(dǎo)電管依次串聯(lián)，第二空心導(dǎo)電管的兩端分別與射頻電源的正負(fù)極電連接，上壓板同側(cè)的線圈與下壓板同側(cè)的線圈結(jié)構(gòu)相同；所述線圈的端部分別貫穿對(duì)應(yīng)的上壓板或者下壓板，并且上壓板上設(shè)置的線圈與下壓板上設(shè)置的線圈相互對(duì)稱，當(dāng)上壓板和下壓板相對(duì)的表面貼合時(shí)，上壓板和下壓板上對(duì)應(yīng)的線圈接觸并形成閉環(huán)。

6、進(jìn)一步地，所述上壓板和下壓板的厚度均為0.2mm。

7、進(jìn)一步地，所述滑槽的深度等于非晶納米晶軟磁合金條帶的厚度，滑槽的寬度等于非晶納米晶軟磁合金條帶的寬度。

8、進(jìn)一步地，所述非晶納米晶軟磁合金條帶的厚度為20μm-25μm，寬度為2mm-3mm，密度為7.5g/cm3。

9、進(jìn)一步地，所述直流電源的電流為20a，用于提供磁場，磁場強(qiáng)度大小為500gs；所述射頻電源為交流電源，交流電源的電流為500a，交流電源的頻率為1mhz。

10、一種采用上述連續(xù)熱處理裝置的熱處理工藝，包括以下步驟：

11、s1、首先，前后兩側(cè)液壓驅(qū)動(dòng)桿同步向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)下壓板沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)液壓導(dǎo)桿沿導(dǎo)套伸出，托盤擠壓彈簧進(jìn)而將上壓板頂起至預(yù)定高度，液壓驅(qū)動(dòng)桿與液壓導(dǎo)桿停止運(yùn)動(dòng)；

12、s2、將待熱處理的非晶納米晶軟磁合金卷安裝于自動(dòng)送帶機(jī)上，自動(dòng)送帶機(jī)將待熱處理的非晶納米晶軟磁合金卷展開，并使得待熱處理的非晶納米晶軟磁合金條帶恰好卡裝在滑槽中；

13、s3、液壓驅(qū)動(dòng)桿保持位置不動(dòng)，液壓導(dǎo)桿沿導(dǎo)套縮回，上壓板隨之下降，直至上壓板和下壓板相對(duì)的表面貼合，非晶納米晶軟磁合金條帶位于閉合的滑槽中；然后向第一空心導(dǎo)電管內(nèi)通入直流電流，直流電流為20a，與此同時(shí)第二空心導(dǎo)電管內(nèi)通入交流電流，交流電流為500a，交流電流的頻率為1mhz；

14、s4、自動(dòng)送帶機(jī)與卷取裝置連續(xù)工作，非晶納米晶軟磁合金條帶在射頻感應(yīng)加熱條件下沿滑槽緩慢移動(dòng)，非晶納米晶軟磁合金條帶的送進(jìn)速度為1mm/s-3mm/s，射頻感應(yīng)加熱溫度為520℃~570℃，保溫時(shí)間為3s-5s，熱處理后的非晶納米晶軟磁合金條帶穿過滑槽后卷繞在卷取裝置上，制得非晶納米晶軟磁合金磁芯。

15、進(jìn)一步地，在所述步驟s4中，在上壓板的上方設(shè)置紅外線測溫儀，紅外線測溫儀透過上壓片將紅外點(diǎn)照射在帶材表面，實(shí)時(shí)監(jiān)測非晶納米晶軟磁合金條帶表面的熱處理溫度。

16、本發(fā)明的有益效果在于：

17、1、射頻感應(yīng)超快速加熱技術(shù)利用50hz~500khz頻率范圍內(nèi)的電磁能實(shí)現(xiàn)工件的非接觸式加熱，具有設(shè)備簡單、加熱均勻、電能使用效率高、傳熱過程損耗極低、磁場大小可控、無污染、耗時(shí)短等突出優(yōu)勢，同時(shí)可減弱常規(guī)熱處理后帶材脆化這一缺陷。感應(yīng)加熱設(shè)備核心部件主要由射頻電源和感應(yīng)線圈組成，結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)連續(xù)卷繞-退火自動(dòng)一體化生產(chǎn)。

18、2、非晶帶材作為金屬工件在高頻感應(yīng)線圈中迅速產(chǎn)生感應(yīng)電勢進(jìn)而引起較大的感應(yīng)電流實(shí)現(xiàn)材料的快速加熱，加熱速率可達(dá)102?℃/s數(shù)量級(jí)，電磁能的傳播速率與光速相等，穿透力強(qiáng)，熱處理過程中材料心部和表面幾乎是同時(shí)受熱，不存在溫度梯度差，且熱損耗極低。另外，電能使用效率高達(dá)75%-80%，符合綠色發(fā)展的要求。

技術(shù)特征：

1.基于射頻感應(yīng)加熱的非晶納米晶軟磁合金連續(xù)熱處理裝置，它包括自動(dòng)送帶機(jī)（1）、上壓板（2）、下壓板（3）、線圈（4）和卷取裝置（5），自動(dòng)送帶機(jī)（1）將非晶納米晶軟磁合金條帶（6）展開后通過卷取裝置（5）卷繞成卷，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻感應(yīng)加熱的非晶納米晶軟磁合金連續(xù)熱處理裝置，其特征在于：所述上壓板（2）和下壓板（3）的厚度均為0.2mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻感應(yīng)加熱的非晶納米晶軟磁合金連續(xù)熱處理裝置，其特征在于：所述滑槽（7）的深度等于非晶納米晶軟磁合金條帶（6）的厚度，滑槽（7）的寬度等于非晶納米晶軟磁合金條帶（6）的寬度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于射頻感應(yīng)加熱的非晶納米晶軟磁合金連續(xù)熱處理裝置，其特征在于：所述非晶納米晶軟磁合金條帶（6）的厚度為20μm-25μm，寬度為2mm-3mm，密度為7.5g/cm3。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻感應(yīng)加熱的非晶納米晶軟磁合金連續(xù)熱處理裝置，其特征在于：所述直流電源的電流為20a，用于提供磁場，磁場強(qiáng)度大小為500gs；所述射頻電源為交流電源，交流電源的電流為500a，交流電源的頻率為1mhz。

6.一種采用如權(quán)利要求1所述連續(xù)熱處理裝置的熱處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述連續(xù)熱處理裝置的熱處理工藝，其特征在于，在所述步驟s4中，在上壓板（2）的上方設(shè)置紅外線測溫儀，紅外線測溫儀透過上壓片（2）將紅外點(diǎn)照射在帶材表面，實(shí)時(shí)監(jiān)測非晶納米晶軟磁合金條帶（6）表面的熱處理溫度。

技術(shù)總結(jié)
基于射頻感應(yīng)加熱的非晶納米晶軟磁合金連續(xù)熱處理裝置及工藝，屬于熱處理技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有快速熱處理設(shè)備不能滿足非晶納米晶軟磁合金熱處理工藝要求的技術(shù)問題，解決方案為：本裝置包括自動(dòng)送帶機(jī)、上壓板、下壓板、線圈和卷取裝置，下壓板上表面的中部設(shè)置滑槽，非晶納米晶軟磁合金條帶沿滑槽送進(jìn)；在上、下壓板上表面的中部分別等間距設(shè)置若干線圈，第奇數(shù)根線圈通過第一空心導(dǎo)電管依次串聯(lián)，第一空心導(dǎo)電管的兩端分別與直流電源的正負(fù)極電連接，第偶數(shù)根線圈通過第二空心導(dǎo)電管依次串聯(lián)，第二空心導(dǎo)電管的兩端分別與射頻電源的正負(fù)極電連接；在此基礎(chǔ)上公開了非晶納米晶軟磁合金連續(xù)熱處理工藝。本發(fā)明設(shè)備簡單、加熱均勻、電能使用效率高。

技術(shù)研發(fā)人員：陳哲,張克維,康樹杰,王競宇,朱乾科,孫成妍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：太原科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9